Question

3．苯甲酸乙酯（C₉H₁₀O₂）稍有水果氣味，用于配制香水香精和人造精油，大量用于食品工業(yè)中，也可用作有機(jī)合成中間體、溶劑等．其制備方法如圖1
已知：

	顏色、狀態(tài)	沸點(diǎn)（℃）	密度（g•cm-3）
苯甲酸*	無(wú)色、片狀晶體	249	1.2659
苯甲酸乙酯	無(wú)色澄清液體	212.6	1.05
乙醇	無(wú)色澄清液體	78.3	0.7893
環(huán)己烷	無(wú)色澄清液體	80.8	0.7318

*苯甲酸在100℃會(huì)迅速升華．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①在100mL圓底燒瓶中加入12.20g苯甲酸、25mL乙醇（過(guò)量）、20mL環(huán)己烷，以及4mL濃硫酸，混合均勻并加入沸石，按圖2所示連接好儀器，并在分水器中預(yù)先加入水，使水面略低于分水器的支管口，控制溫度在65～70℃加熱回流2h．反應(yīng)時(shí)環(huán)己烷-乙醇-水會(huì)形成“共沸物”（沸點(diǎn)62.6℃）蒸餾出來(lái)．在反應(yīng)過(guò)程中，通過(guò)分水器下部的旋塞分出生成的水，注意保持分水器中水層液面原來(lái)的高度，使油層盡量回到圓底燒瓶中．
②反應(yīng)結(jié)束，打開旋塞放出分水器中液體后，關(guān)閉旋塞．繼續(xù)
加 熱，至分水器中收集到的液體不再明顯增加，停止加熱．
③將燒瓶?jī)?nèi)反應(yīng)液倒入盛有適量水的燒杯中，分批加入Na₂CO₃至溶液呈中性．
④用分液漏斗分出有機(jī)層，水層用25mL乙醚萃取分液，然后合并至有機(jī)層．加入氯化鈣，對(duì)粗產(chǎn)物進(jìn)行蒸餾，低溫蒸出乙醚后，繼續(xù)升溫，接收210～213℃的餾分．
⑤檢驗(yàn)合格，測(cè)得產(chǎn)品體積為12.86mL．
回答下列問(wèn)題：
（1）步驟①中使用分水器不斷分離除去水的目的是分離產(chǎn)生的水，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高轉(zhuǎn)化率．
（2）反應(yīng)結(jié)束的標(biāo)志是分水器中的水層不再增加時(shí)，視為反應(yīng)的終點(diǎn)．
（3）步驟②中應(yīng)控制餾分的溫度在C．
A．65～70℃B．78～80℃C．85～90℃D．215～220℃
（4）若Na₂CO₃加入不足，在步驟④蒸餾時(shí)，蒸餾燒瓶中可見到白煙生成，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是苯甲酸乙酯中混有未除凈的苯甲酸，在受熱至100℃時(shí)發(fā)生升華．
（5）關(guān)于步驟④中的分液操作敘述正確的是AD．
A．水溶液中加入乙醚，轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，塞上玻璃塞．將分液漏斗倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，用力振搖
B．振搖幾次后需打開分液漏斗上口的玻璃塞放氣
C．經(jīng)幾次振搖并放氣后，手持分液漏斗靜置待液體分層
D．放出液體時(shí)，需將玻璃塞上的凹槽對(duì)準(zhǔn)漏斗口上的小孔
（6）蒸餾時(shí)所用的玻璃儀器除了酒精燈、冷凝管、接收器、錐形瓶外還有蒸餾燒瓶，溫度計(jì)．
（7）該實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率為90%．

Answer 1

分析 （1）減少生成物能促進(jìn)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（2）根據(jù)分水器中水位判斷；
（3）溫度低于苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)時(shí)，苯甲酸乙酯不被蒸餾出，要使苯甲酸乙酯不被蒸餾出，則溫度應(yīng)低于苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)，所以溫度應(yīng)低于212.6℃，但要使乙醇和環(huán)己烷蒸餾出，所以溫度應(yīng)高于乙醇和環(huán)己烷的沸點(diǎn)；
（4）白煙是固體小顆粒，因?yàn)楸郊姿嵩?00℃會(huì)迅速升華，所以可能是苯甲酸乙酯中混有未除凈的苯甲酸；
（5）分流漏斗的使用方法，必須將水溶液中加入乙醚，轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，塞上玻璃塞．將分液漏斗倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，用力振搖，而且放出液體時(shí)，需將玻璃塞上的凹槽對(duì)準(zhǔn)漏斗口上的小孔，只有這樣液體才能順利流下；
（6）蒸餾時(shí)所用的玻璃儀器有酒精燈、冷凝管、接收器、錐形瓶、蒸餾燒瓶、溫度計(jì)，由此分析解答；
（7）實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%

解答 解：（1）分離器分離出生成的水，減少生成物從而使該反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高轉(zhuǎn)化率；故答案為：分離產(chǎn)生的水，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高轉(zhuǎn)化率；（2）當(dāng)該反應(yīng)完成后，就不再生成水，則加熱回流至分水器中水位不再上升，故答案為：分水器中的水層不再增加時(shí)，視為反應(yīng)的終點(diǎn)；
（3）溫度低于苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)時(shí)，苯甲酸乙酯不被蒸餾出，要使苯甲酸乙酯不被蒸餾出，則溫度應(yīng)低于苯甲酸乙酯的沸點(diǎn)，所以溫度應(yīng)低于212.6℃，但要使乙醇和環(huán)己烷蒸餾出，所以溫度應(yīng)高于乙醇和環(huán)己烷的沸點(diǎn)80.8，故答案為：C；
（4）白煙是固體小顆粒，因?yàn)楸郊姿嵩?00℃會(huì)迅速升華，所以可能是苯甲酸乙酯中混有未除凈的苯甲酸，加熱升華產(chǎn)生白煙，故答案為：苯甲酸乙酯中混有未除凈的苯甲酸，在受熱至100℃時(shí)發(fā)生升華；
（5）分流漏斗的使用方法，必須將水溶液中加入乙醚，轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，塞上玻璃塞．將分液漏斗倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，用力振搖，而且放出液體時(shí)，需將玻璃塞上的凹槽對(duì)準(zhǔn)漏斗口上的小孔，只有這樣液體才能順利流下，故選：A D；
（6）蒸餾時(shí)所用的玻璃儀器有酒精燈、冷凝管、接收器、錐形瓶、蒸餾燒瓶、溫度計(jì)，故答案為：蒸餾燒瓶，溫度計(jì)；    
（7）12.20g苯甲酸的物質(zhì)的量為：$\frac{12.20g}{122g/mol}$=0.1mol，而生成苯甲酸乙酯的質(zhì)量為：12.86mL×1.05g•ml^-1=13.503g，物質(zhì)的量為：$\frac{13.503g}{122g/mol}$=0.11mol，所以實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%=$\frac{0.1}{0.11}$×100%=90%，故答案為：90%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確制備原理為解答關(guān)鍵，試題涉及酯化反應(yīng)原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法、產(chǎn)率的計(jì)算、化學(xué)平衡的影響因素等知識(shí)，注意掌握物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)原則，試題充分考查了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．